利用应用于 HARPS-N 太阳径向速度的高斯过程探测低质量长周期系外行星的检测极限
地球与行星天体物理
2021-06-04 v2 天体物理仪器与方法
太阳与恒星天体物理
摘要
在类太阳恒星周围宜居带中搜寻地球质量系外行星的径向速度（RV）观测受到主星恒星活动性的限制。特别是，由光球 Faculae/plage 和星斑引起的对流蓝移抑制与亮度不均匀性是此类恒星 RV 变化的主要贡献因素。高斯过程（GP）回归是一种对这类准周期变化进行统计建模的有力工具。我们利用来自北半球高精度径向速度行星搜寻者（HARPS-N）光谱仪的太阳望远镜 800 天的 RV 数据来研究该技术的极限。这些数据提供了采样良好的恒星 RV 变化时间序列。我们向该数据集中注入周期在 100 至 500 天之间、振幅在 0.6 至 2.4 m s 之间的开普勒信号。我们使用 GP 回归拟合所得 RV，并确定恢复出的周期与振幅的统计显著性。随后，我们生成具有与太阳数据相同协方差特性的合成 RV，以确定探测类太阳恒星周围金星轨道低质量行星所需观测基线时间的下界。我们的模拟表明，使用当前一代光谱仪和 GP 回归发现质量较大（~0.5 m s）的行星将需要超过 12 年的密集采样 RV 观测。此外，即使拥有完美的恒星变率模型，使用当前仪器发现真正的系外金星（~0.1 m s）也将耗时超过 15 年。因此，探测此类行星需要下一代光谱仪和更好的恒星变率模型。
引用
@article{arxiv.2008.05970,
title = {Detection Limits of Low-mass, Long-period Exoplanets Using Gaussian Processes Applied to HARPS-N Solar RVs},
author = {N. Langellier and T. W. Milbourne and D. F. Phillips and R. D. Haywood and S. H. Saar and A. Mortier and L. Malavolta and S. Thompson and A. Collier Cameron and X. Dumusque and H. M. Cegla and D. W. Latham and J. Maldonado and C. A. Watson and N. Buchschacher and M. Cecconi and D. Charbonneau and R. Cosentino and A. Ghedina and M. Gonzalez and C-H. Li and M. Lodi and M. López-Morales and G. Micela and E. Molinari and F. Pepe and E. Poretti and K. Rice and D. Sasselov and A. Sozzetti and S. Udry and R. L. Walsworth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.05970},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 4 figures, 1 table, accepted in AJ